低压高通流量ZnO压敏电阻的研究

摘要

ZnO压敏电阻是一种以氧化锌为主体，掺杂若干其他氧化物改性的陶瓷材料，具有优良的非线性系数，大的浪涌吸收能力，在稳态工作状态下漏流值很小。随着家用电器、电子计算机、通讯技术等方面的发展，对保障这些系统正常运行的低压压敏电阻器的需求越来越大，而国内相应产品的通流量和漏电流值难以满足要求，因此本课题的目的在于研究低压高通流量ZnO压敏电阻的制备。
　　首先，本文对ZnO压敏电阻的材料配方进行改进，分别通过掺杂TiO2来降低实验样品的压敏场强、掺杂SiO2来提高其致密度、掺杂Al2O3来改善其大电流特性。研究发现，在本论文掺杂范围内，TiO2在降低样品的压敏场强的同时降低了非线性系数和增大了漏电流，SiO2在提高样品致密度的同时增大了压敏场强，Al2O3在改善样品大电流特性的同时降低了非线性系数和增大了漏电流。本论文通过调整TiO2、SiO2、Al2O3的掺杂量来获得一个综合性能较好的材料配方。此外，本文还研究了Bi2O3、Sb2O3的掺杂量对制备低压高通流量ZnO压敏电阻性能的影响。
　　其次，在对材料配方改进后，本文研究了烧结过程中的降温速率，以及Al2O3的掺杂方式对实验样品性能的影响。研究发现，适当的降低降温速率会有助于提高样品的晶界电阻，从而提高样品非线性系数和减小漏电流。同时，研究发现将Al2O3通过先和ZnO混合再预烧的方式掺杂后，使得样品在具有较低的晶粒电阻的同时具有较高的晶界电阻，从而提高了样品的非线性系数和减小了漏电流。
　　通过材料配方和制备工艺的改进，最终得到的实验样品压敏场强为123.5 V/mm，非线性系数为58.5，漏电流为1.2μA，残压比K100A为1.56，在承受5 kA的8/20μs脉冲电流后压敏电压变化率U1mA为7％。

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1 绪论

1.1 课题的研究意义

1.2 ZnO压敏电阻简介

1.3 降低压敏电压和提高通流容量的方法

1.4 课题研究内容及方法

2 实验过程及测试方法

2.1 实验设备及原料

2.2 样品制备及测试方法

3 低压大通流量ZnO压敏电阻材料研究

3.1 引言

3.2 Al2O3、SiO2、TiO2掺杂研究

3.3 掺杂TiO2降低压敏电压

3.4 提高ZnO压敏电阻的通流容量

3.5 Bi2O3、Sb2O3的掺杂量对制备低压大通流ZnO电性能的影响

3.6 本章小结

4 优化ZnO压敏电阻的制备工艺

4.1 引言

4.2 冷却速率对ZnO压敏电阻的影响

4.3 Al2O3掺杂方式对ZnO压敏电阻的影响

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献